Nature reviews | 克隆性造血与心血管疾病：预后价值及潜在治疗靶点

图6 由DNMT3A、TET2或JAK2突变驱动的CHIP与动脉粥样硬化和心力衰竭关联的机制。在CHIP中，造血干细胞中的体细胞突变导致这些细胞及其后代在骨髓和循环血液中的克隆扩增。与CHIP的定义一致，该定义依赖于髓系恶性肿瘤的一系列驱动突变，源自髓系祖细胞的血细胞在CHIP相关的血管疾病中起核心作用。细胞谱型研究表明，CHIP突变的髓系细胞可以在心血管组织（如动脉粥样硬化斑块或心脏组织）中找到，但并不优先积聚在这些区域；相反，它们通过促进促炎表型来发挥其有害的心血管效应，影响心血管系统。源自JAK2突变祖细胞的红细胞、血小板和中性粒细胞通过多种机制促进动脉粥样硬化和血栓形成。此外，携带JAK2或TET2突变的循环单核细胞通过各种机制促进动脉粥样硬化和血栓形成。

在所有与CHIP相关的常见突变基因中，由于其相对高发率以及与人类研究中的动脉粥样硬化事件的密切关联，TET2基因受到了大部分机制研究的关注。多项证据表明，TET2驱动的CHIP通过炎症途径加剧血管斑块的形成。例如，过去5年的研究支持一种框架，即TET2缺乏症通过表观遗传变化破坏细胞内信号传导，导致NLRP3炎症小体的激活以及下游细胞因子IL-1β和IL-6表达增加。研究已显示，对NLRP3炎症小体或IL-6受体的药理抑制可防止TET2驱动型CHIP小鼠模型中动脉粥样硬化的加速。同时，在人类中也观察到了类似的现象。与没有CHIP的人相比，TET2驱动型CHIP患者血浆中IL-1β和IL-6水平更高，而抑制IL-6信号传导的IL6R基因变异（例如p.Asp358Ala）可以减轻与TET2驱动型CHIP相关的冠状动脉疾病（CAD）风险。这些发现也得到了临床试验数据的支持，CANTOS试验的后续分析表明，给予canakinumab单抗（一种抑制IL-1β的单克隆抗体）可能在TET2驱动型CHIP患者中比没有CHIP的患者更大程度地降低心血管风险。这些发现共同突出了NLRP3-IL-1β-IL-6级联作为心血管风险降低的候选药物靶点，尤其是在TET2驱动型CHIP的情况下。

JAK2^V617F对动脉粥样硬化血栓形成有贡献。来自人类和老鼠的数据表明，造血表达的JAK2^V617F促进了中性粒细胞胞外陷阱的形成，这可能会增加血栓形成的风险。此外，在小鼠红细胞中表达Jak2^V617F已被证明会加剧动脉粥样硬化，其机制是红细胞缺陷（例如抗氧化防御能力降低和脂质氢过氧化物水平升高），导致红细胞吞噬和巨噬细胞铁死亡；而在小鼠巨核细胞和血小板中表达Jak2^V617F已被证明会通过增加血小板活化来促进动脉血栓形成。非甾体抗炎药（包括环氧合酶2抑制剂）、JAK2抑制剂和抗IL-1抗体已被证明对小鼠中的Jak2^V617F相关动脉粥样硬化血栓形成具有保护作用。

与TET2驱动型CHIP的发现类似，其他研究也报道了在移植了DNMT3A缺陷骨髓的小鼠和DNMT3A驱动型CHIP个体中，NLRP3炎症小体及其下游介质的表达上调。髓系DNMT3A缺陷的小鼠模型显示动脉粥样硬化加速，促炎细胞因子表达增加，与野生型对照组相比。虽然Dnmt3a驱动型CHIP小鼠模型的促炎表型与Tet2驱动型CHIP小鼠模型相似，但后者模型在趋化因子信号通路相关基因的表达方面更丰富，这可能有助于解释不同基因特异性CHIP亚型与人类流行病学研究中动脉粥样硬化事件之间关联的异质性。相比之下，目前实验证据并未强烈暗示NLRP3-IL-1β-IL-6级联在TP53驱动型CHIP中发挥作用。相反，导致动脉粥样硬化加重的TP53驱动型CHIP被认为是由斑块中p53缺陷巨噬细胞的增殖和扩张驱动，而与IL-1β和IL-6无关。需要进一步研究TP53与动脉粥样硬化的机制，以阐明治疗干预的分子靶点。

精心设计的流行病学研究和动物实验表明，CHIP突变可能先于动脉粥样硬化发展，暗示其可能与动脉粥样硬化发生有关。然而，证据也表明，动脉粥样硬化可以通过加速造血干细胞增殖和驱动突变克隆扩张来促进CHIP的发展。这可能意味着，患有动脉粥样硬化的患者可能更容易患上CHIP，并且CHIP可能是（亚临床）动脉粥样硬化患者病情严重程度的指标。尽管这些发现支持CHIP与动脉粥样硬化发展之间恶性循环的概念，但对3692名中年人进行的高灵敏度测序分析发现，与这些变异相关的相关变异与6年内新发股骨动脉粥样硬化风险增加有关，但在反向方向上未观察到关联。

为了评估反向因果关系的可能性，一些研究小组调查了非特异性炎症与CHIP之间的联系。一些与CHIP相关的动脉粥样硬化驱动因素，例如IL-1β和IL-6，已被证明能促进突变造血干细胞的扩张，支持这样一种观点：CHIP克隆的适应性和抗炎能力增强可以促进克隆生长。然而，许多自身免疫或炎症性疾病与CHIP没有关联，这反驳了非特异性炎症会驱动克隆生长的观点。炎症与CHIP的精确关系仍不明确，需要进一步研究。

最初的研究表明CHIP在动脉粥样硬化性心血管疾病发展中发挥作用，研究人员开始检查其与其他心血管疾病亚型的关联。早期的小鼠研究发现，特定的CHIP突变与加剧的心脏功能障碍有关，从而推测CHIP可能是心血管疾病（包括心力衰竭）的风险因素，而不仅仅是动脉粥样硬化。该假设首先在人类身上通过对来自五个基于人群的队列的全基因组或全外显子组测序数据进行荟萃分析进行检验，这些队列的基线总共包括56,597名无心力衰竭病史的参与者。携带这些变异的个体发生心力衰竭的风险比不携带这些变异的个体高25%，这种效应独立于传统危险因素的影响，并且在有或没有冠状动脉疾病病史的个体中相似。后续研究评估了CHIP与射血分数保留性心力衰竭（HFpEF）和射血分数降低性心力衰竭（HFrEF）的关联。对来自两个前瞻性队列的8,090名参与者的分析显示，CHIP相关变异通常与新发心力衰竭（HFpEF）的关联性强于HFrEF，特别是对于TET2驱动的CHIP，与无CHIP个体相比，其发生HFpEF的风险高2倍，但与HFrEF的风险增加无关。类似地，一项病例对照研究发现，TET2驱动的CHIP在HFpEF患者中的发生率高于对照组。

CHIP在已确诊慢性缺血性心衰患者中的预后重要性也已得到评估。在一组接受中位随访4.5年的慢性缺血性心衰患者中，由DNMT3A或TET2变异驱动的CHIP的存在独立地与心力衰竭相关死亡或再住院风险增加了两倍以上。在HFrEF或HFpEF患者队列中也报道了类似的结果，其中携带CHIP相关变异的患者始终与较差的心血管结局相关。此外，CHIP在识别高危心脏病死亡的晚期心力衰竭患者中的预后价值也已得到评估。在这些研究中，CHIP在心源性休克患者中高发，并且与不良结局（如30天死亡率和严重肾衰竭）独立相关。CHIP相关变异的预后价值也已在患有癌症且CHIP风险增加的患者中进行评估。与上述已确诊心衰患者的发现一致，携带CHIP相关变异（特别是TET2或TP53）的癌症患者，治疗相关性心肌病风险显着增加。这些发现共同支持CHIP在不同临床环境中具有预后价值的观点。

目前研究结果并未明确显示CHIP相关DNMT3A变异携带者在普通人群中发生心衰风险增加。相反，多条证据表明，DNMT3A驱动的CHIP与心衰进展的关联性强于心衰发病。这些结果表明，这种特定的CHIP亚型可能有助于心衰风险分层。

多种研究方法被用于探讨CHIP与心力衰竭（HF）之间的机制联系。这些研究揭示了多种与心脏功能障碍相关的机制，通常与炎症和免疫反应有关，且与所研究的CHIP驱动基因密切相关（图6）。

在多种心脏功能障碍的小鼠模型中，移植Tet2突变骨髓会加剧心脏功能障碍，与移植对照骨髓相比，表现为心脏重塑和心肌纤维化。这些结果得到了人类数据的支持，显示TET2驱动型CHIP与心脏磁共振成像T1值（反映心肌间质纤维化）存在关联。对生物工程小鼠模型中Tet2驱动型CHIP的心脏组织进行分子谱分析，有助于深入了解心脏功能障碍的具体机制。例如，这些小鼠心脏转录本中炎症相关基因（如Il1b）表达增加。对NLRP3炎症小体的抑制能够逆转这些Tet2驱动型CHIP小鼠模型中的心脏功能障碍，这表明动脉粥样硬化和TET2驱动型CHIP相关的心脏功能障碍可能存在部分共同的分子机制。

尽管DNMT3A，最常见的CHIP驱动基因，在动脉粥样硬化机制研究中尚未深入，但由于DNMT3A驱动型CHIP与心力衰竭预后相关，因此更多研究关注其突变与心脏功能障碍之间的潜在联系。血管紧张素II的输注导致Dnmt3a突变小鼠的心脏功能下降，并伴随心脏肥大和纤维化加重，而野生型小鼠则没有。在小鼠Dnmt3a突变髓系细胞体外模型中，下游介质分析显示促炎细胞因子（如IL-6和CXCL2）表达升高。单细胞分析结果显示，与未携带CHIP的心力衰竭患者相比，DNTM3A驱动型CHIP患者的单核细胞中促炎因子（如IL-1β、IL-6和CXCL2）表达升高。后续研究利用更先进的技术进一步识别单细胞水平上的DNMT3A突变细胞，发现DNMT3A突变在不同血细胞类型中具有不同的表型效应，单核细胞（富含炎症和吞噬作用）以及CD4⁺T细胞和自然杀伤细胞（富含活化特征和效应功能）的基因表达模式发生改变。来自不同队列的DNMT3A驱动型或TET2驱动型CHIP个体的单细胞分析发现了类似的影响。其他分析还确定成纤维细胞是与DNMT3A突变单核细胞相互作用的潜在伙伴，这表明DNMT3A突变可能激活心脏成纤维细胞，从而导致心肌纤维化。这些数据共同支持了Dnmt3a驱动型CHIP小鼠模型中心肌纤维化增加的发现，并为DNMT3A驱动型CHIP与人类心力衰竭进展相关联提供了一种潜在的解释。

来自小鼠的实验数据还表明，由Jak2或Tp53突变驱动的CHIP可以在既有心力衰竭和蒽环类药物诱导的心脏毒性背景下加剧心脏功能障碍。需要进一步的工作来阐明这些以及其他不太常见的基因特异性CHIP亚型与心力衰竭之间的联系机制。

尽管大多数CHIP相关研究都集中在动脉粥样硬化和心力衰竭，但越来越多的证据表明CHIP也参与了其他类型的CVD，例如心律失常和瓣膜性心脏病。CHIP也与其他CVD有关，包括静脉血栓栓塞和动脉瘤，但这些关联的证据有限。

基于实验研究表明，某些CHIP相关变异会导致炎症失调和心脏纤维化重塑，这两者都与心律失常的发生密切相关。过去5年来的研究探讨了CHIP与心律失常发生风险增加之间的关系。一项最早检验这一假设的研究涉及410,702名40-70岁普通人群，他们接受了全外显子组测序及随访。研究发现，任何CHIP的存在都与心律失常事件的发生显着相关，包括室上性心律失常（如心房颤动（AF））、室性心律失常和缓慢性心律失常（包括房室传导阻滞或束支传导阻滞）。对心律失常亚型的二次分析发现，这些关联在AF和室性心律失常中最为强烈，并且在驱动基因之间存在差异。在最常见的CHIP驱动基因中，TET2在随访期间发生任何心律失常的风险最高；携带PPM1D或TP53等DNA损伤修复基因变异的个体总体风险最高，与未携带CHIP的个体相比，发生AF的风险增加了1.8倍，而TP53则增加了4.3倍心脏骤停的风险。DNMT3A驱动型CHIP的研究结果不一致，有待进一步研究。

其他研究证实了某些CHIP相关变异与AF发生率之间的关联，并表明患有房颤且伴有这些基因突变的患者，其疾病表型比没有这些基因突变的患者更严重，特征在于房颤持续时间较长，舒张功能下降，并且在随访期间，心力衰竭、缺血性卒中或死亡的风险显著增加。这些基因突变与房颤之间的关联也在小鼠身上进行了实验探索。在动脉粥样硬化和非动脉粥样硬化的小鼠模型研究中发现，血细胞中这些基因的失活增加了房颤的易感性。与动脉粥样硬化和心力衰竭的小鼠模型观察结果一致，机制分析结果表明炎症介质和钙释放失衡是房颤的重要因素，这些因素与Tet2驱动型这些基因突变相关。NLRP3炎症小体抑制剂可预防这些小鼠中Tet2缺乏症导致的房颤。这表明不同与Tet2驱动型这些基因突变相关的CVD可能具有共同的药物靶点。然而，另一项报告术后房颤与血液细胞体细胞突变（包括驱动这些基因突变的突变）之间存在关联的研究，未发现与NLRP3-IL-1β-IL-6通路相关的差异表达。需要进一步的机制研究来阐明这些基因突变导致不良心血管结局（包括心律失常）的基因特异性机制。

对患有严重主动脉瓣狭窄的患者进行单细胞RNA测序后发现，单核细胞中DNMT3A或TET2变异也显示出类似结果；CHIP是否导致如主动脉瓣狭窄等瓣膜性心脏病，还需要进一步研究。

大多数研究都集中在由SNV或InDel（例如CHIP）驱动的冠心病（CH）亚型与其心血管结局之间的关联上。然而，过去5年来的研究也检验了mCAs与心血管疾病（CVDs）之间的关联。基于人群的研究普遍表明，与由SNV和InDel驱动的C）相比，常染色体mCAs通常不会显著增加心血管疾病CVD风险。一个值得注意的例外是JAK2相关的染色体9p臂杂合性丢失，这与心肌梗塞或中风风险显著增加有关。

尽管目前证据表明，常染色体mCAs通常与心血管风险关联不大，而性染色体mCAs，特别是男性Y染色体嵌合丢失，则显示出不同的结果。例如，骨髓细胞中缺乏Y染色体的小鼠，其心肌纤维化程度更高，心脏功能障碍风险更大，死亡率也更高。这些病理变化可能由促纤维化信号通路过度激活引起。相比之下，大多数研究表明，CHIP相关的病理过程主要由促炎性的NLRP3-IL-1β-IL-6信号通路驱动。与小鼠研究结果一致，人类研究也表明，外周血中Y染色体嵌合性丢失与普通人群男性心力衰竭（HF）相关死亡风险增加有关。同样，外周血中Y染色体嵌合性丢失也与经导管主动脉瓣置换术患者的死亡率升高有关。尽管最近的研究开始关注女性X染色体嵌合性丢失的表型影响，但仍需进一步研究以阐明其对CVD风险的潜在影响。

尽管过去十年对CHIP的心血管影响有了很大了解，但仍存在一些问题阻碍了CHIP筛查的常规临床应用。识别携带CHIP相关基因变异的个人是一个主要挑战。尽管可以通过外周血DNA测序检测CHIP，但目前测序技术不适合检测CHIP，因此对低风险人群进行主动筛查成本较高。而且，目前尚不清楚携带CHIP基因变异的个体需要采取哪些临床措施，这也是挑战广泛筛查的另一个原因。调查显示，乳腺癌幸存者（CHIP筛查潜在目标人群）大多认为CHIP检测有益且必要。CHIP靶向检测技术正在研发中，初步结果显示其可能成为一种经济且准确的测序方法，未来有望降低CHIP筛查成本。此外，CHIP变异体有时会在其他检查（例如癌症患者检查或直接面向消费者的基因检测）中被发现，这给不同科室的医生带来新的挑战。

另一个挑战在于辨别哪些 CHIP 携带者面临最高的风险。已经开发出风险模型，预测哪些 CHIP 携带者最有可能患上髓系肿瘤。例如，CH 风险评分 (CHRS) 根据八项实验室和遗传指标，将 CHIP（或不明原因的克隆性细胞减少症）患者分为三组：高风险组（进展为髓系恶性肿瘤的风险超过 50%），中风险组（风险为 7% 至 8%）和低风险组（风险低于 1%）。随访分析显示，高风险 CHRS 组的个体全因死亡率和非恶性疾病风险也更高，包括缺血性心血管疾病、动脉血栓栓塞和静脉血栓栓塞，以及心脏心律失常。重要的是，CHRS 在外部队列中预测了全因和心血管死亡率，验证了其对心血管疾病的预后价值。

治疗干预措施，包括抗炎疗法，对 CHIP 相关心血管风险的影响仍未充分研究。临床试验数据显示，TET2 驱动型CHIP患者可能从针对IL-1β的单克隆抗体中获益。类似的发现也见于接受秋水仙碱治疗的CHIP相关TET2变异携带者，以及TET2缺陷小鼠的实验研究。对5项随机临床试验的分析显示，对于靶向PCSK9、钠-葡萄糖协同转运蛋白2、P2Y₁₂ 或Xa因子等蛋白质的已建立心血管疾病疗法，CHIP携带者与非携带者之间治疗效果的异质性并不显著。尽管有这些初步数据，但仍需要进行专门的临床试验来评估靶向 NLRP3-IL-1β-IL-6 通路或其他分子介质的药物对人类 CHIP 相关心血管疾病风险的影响。最后，体细胞突变在非造血组织中的作用仍不明确。体细胞突变已知发生在全身，包括心脏和血管等心血管组织。一些研究表明，此类获得性突变可能直接导致心血管疾病；然而，其在人群中的影响仍有待进一步研究。